Post on 26-Jun-2015
Fisiologi TumbuhanFisiologi Tumbuhan
Hara dan TanahHara dan Tanah
Peranan dan aplikasinyaPeranan dan aplikasinya
MATERI MATERI
Tubuh kita, hewan, tanaman tersusun atas Tubuh kita, hewan, tanaman tersusun atas materi. materi.
Materi terdiri atas unsur kimia ( C, H, O, N, Materi terdiri atas unsur kimia ( C, H, O, N, P dst. P dst.
Proses fotosintesis terbentuk karbohidrat, Proses fotosintesis terbentuk karbohidrat, pati , sellulose dstpati , sellulose dst
Daur materi disebut dengan biogeokimia. Daur materi disebut dengan biogeokimia. (biologi, geologi, dan kimia). Daur (biologi, geologi, dan kimia). Daur biogeokimia merupakan jaring kehidupan. biogeokimia merupakan jaring kehidupan.
TANAMAN
RESIDU
TANAH
KEHILANGAN : pencucian, erosi, denitrifikasi, volatilisasi
KEHILANGAN : pencucian, erosi, denitrifikasi, volatilisasi
ATMOSFER:
Fiksasi N, nitrat, sulfat
TANAMAN
TANAH
RESIDU
PANEN
PUPUK
ATMOSFER
KEHILANGAN
TANAMAN
RESIDU
TANAH
TERNAK
ATMOS-FER, 235
Daging, susu, 90
Pakan, 200
Pupuk, 125
Erosi, pencucian, denitrifikasi, dll, 475
PRODUKSI TANAMAN
PRODUKSI TERNAK
TANAMAN PAKAN DALAM ROTASI
RABUK KANDANG
RESIDU / LIMBAH
TANAMAN
PUPUK
PESTISIDA
TANAMANROTASI KULTIVASI
Gulma Hama Penyakit
Anorganik Organik
UNSUR HARAUNSUR HARA
Definisi ..?Definisi ..? Pengelompokan..?Pengelompokan..? Bagaimana peran dan Bagaimana peran dan
mekanisme mekanisme masuknya ke dalam masuknya ke dalam tumbuhan..?tumbuhan..?
definisidefinisi
Unsur hara : unsur kimia yang dibutuhkan Unsur hara : unsur kimia yang dibutuhkan secara mutlak bagi tumbuhan utk secara mutlak bagi tumbuhan utk menyelesaikan satu siklus hidupnya.menyelesaikan satu siklus hidupnya.
Unsur kimia yang apabila tidak tersedia Unsur kimia yang apabila tidak tersedia cukup akan menimbulkan gejala cukup akan menimbulkan gejala defisiensi.defisiensi.
Unsur hara = mineralUnsur hara = mineral
GEJALA DEFISIENSI
UNSUR HARA PADA
TANAMAN
Pertumbuhan tanaman yg tidak normal dapat disebabkan oleh adanya defisiensi satu atau lebih unsur hara, gangguan dapat berupa gejala visual yang spesifik.
Occurrence of symptoms:1. Kegagalan pertumbuhan pd saat perkecambahan2. Pertumbuhan tanaman sangat kerdil3. Munculnya gejala spesifik pad daun, pd waktu tertentu4. Internal abnormalities, misalnya penyumbatan jaringan pembuluh 5. Tertundanya kemasakan tanaman6. Penurunan hasil tanaman7. Kualitas tanaman: kandungan protein, minyak, pati, daya simpan8. …..
Gejala defisiensi bersifat relatif, seringkali defisiensi satu unsur hara bersamaan dengan kelebihan unsur hara lainnya.Di lapangan tidak mudah membedakan gejala-gejala defisiensi.Tidak jarang gangguan hama dan penyakit menyerupai gejala defisiensi unsur hara mikro.Gejala dapat terjadi karena berbagai macam sebab
pengelompokanpengelompokan
Makro : dibutuhkan dalam jml banyakMakro : dibutuhkan dalam jml banyak Mikro : dibutuhkan dalam jumlah sedikitMikro : dibutuhkan dalam jumlah sedikit Tambahan : dibutuhkan oleh species tertentuTambahan : dibutuhkan oleh species tertentu
Asal unsur haraAsal unsur hara Tanah dan atmosferTanah dan atmosfer Transport : simplast Transport : simplast
dan apoplasdan apoplas
Sifat dan Ciri Tanaha. Warna tanah: Coklat - hitamb. Merangsang Granulasic. Menurunkan plastisitas, kohesid. Meningkatkan kemampuan menahan aire. Meningkatkan kapasitas jerapan kationf. Meningkatkan ketersediaan harag. Ekstraksi hara dari mineral-mineral
INTERAKSI ANTAR JASAD INTERAKSI ANTAR JASAD HIDUP TANAH TANAH HIDUP TANAH TANAH
HUBUNGAN YANG MENGUNTUNGKANHUBUNGAN YANG MENGUNTUNGKAN - ASOSIASI (- ASOSIASI (AzotobacterAzotobacter sp, MPFsp, MPF))
- SIMBIOSIS (Mikorhiza, - SIMBIOSIS (Mikorhiza, RhizobiumRhizobium))
HUBUNGAN YANG MERUGIKANHUBUNGAN YANG MERUGIKAN - PATOGENESIS (Patogen)- PATOGENESIS (Patogen)
- PARASITISME (Virus)- PARASITISME (Virus)
INTERAKSI JASAD MIKRO INTERAKSI JASAD MIKRO TANAH DENGAN TANAMANTANAH DENGAN TANAMAN
Lingkungan RhizosferLingkungan RhizosferSenyawa Eksudat TanamanSenyawa Eksudat TanamanPopulasi Jasad Mikro RhizosferPopulasi Jasad Mikro RhizosferPergerakan Mikroflora dalam RhizosferPergerakan Mikroflora dalam RhizosferTipe Asosiasi Jasad Hidup Tanah - Akar Tipe Asosiasi Jasad Hidup Tanah - Akar
TanamanTanaman
PERAN PENTING JASAD HIDUP PERAN PENTING JASAD HIDUP TANAHTANAH
DAUR UNSUR HARADAUR UNSUR HARAPEMBENTUKAN BAHAN ORGANIKPEMBENTUKAN BAHAN ORGANIKPENAMBATAN NPENAMBATAN N22
BIOKONTROLBIOKONTROLBIOTEKNOLOGIBIOTEKNOLOGI
DAUR KARBON DAUR KARBON
PERANAN JASAD HIDUP TANAH DALAM DAUR PERANAN JASAD HIDUP TANAH DALAM DAUR KARBONKARBON
KARAKTERISTIK BAHAN ORGANIK TANAHKARAKTERISTIK BAHAN ORGANIK TANAH SENYAWA HIDROKARBON DALAM TANAHSENYAWA HIDROKARBON DALAM TANAH JASAD HIDUP TANAH DALAM TRANSFORMASI JASAD HIDUP TANAH DALAM TRANSFORMASI
SENYAWA HIDROKARBONSENYAWA HIDROKARBON PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN DALAM PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN DALAM
DAUR KARBONDAUR KARBON
A. Fotosintesis B. Respirasi tanaman
C. Respirasi hewan D. Jazad mikro ototrofik
E. Respirasi jazad mikro
Gambar 4.1 Skema Daur Karbon Tanah
C- hewan
C-tumbuhan
Bahan organik tanah sel jazad mikro, residu pembusukan
Karbon dioksida
A B
DE
C
PERANAN JASAD HIDUP TANAH PERANAN JASAD HIDUP TANAH DALAM DAUR KARBONDALAM DAUR KARBON
PRODUSEN KARBON PRIMERPRODUSEN KARBON PRIMER KONSUMENKONSUMEN DEKOMPOSER ada 3 proses utamaDEKOMPOSER ada 3 proses utama : :
DEKOMPOSISIDEKOMPOSISI MINERALISASIMINERALISASI
RESPIRASIRESPIRASI
KARAKTERISTIK BAHAN KARAKTERISTIK BAHAN ORGANIKORGANIK
JENIS (RESIDU TANAMAN, LIMBAH JENIS (RESIDU TANAMAN, LIMBAH TERNAK, SEL-SEL JASAD MIKRO)TERNAK, SEL-SEL JASAD MIKRO)
JUMLAH (TGT PENGGUNAAN LAHAN)JUMLAH (TGT PENGGUNAAN LAHAN)KOMPOSISI (TGT JENIS TANAMAN)KOMPOSISI (TGT JENIS TANAMAN)
SENYAWA HIDROKARBON SENYAWA HIDROKARBON DALAM TANAHDALAM TANAH
SUMBER :SUMBER :EKSKRESI BINATANG TANAHEKSKRESI BINATANG TANAHEKSUDASI TUMBUHANEKSUDASI TUMBUHANSISA-SISA TUMBUHAN DAN BINATANG SISA-SISA TUMBUHAN DAN BINATANG
YANG TELAH MATIYANG TELAH MATIPESTISIDAPESTISIDA
JASAD HIDUP TANAH DALAM TRANSFORMASI JASAD HIDUP TANAH DALAM TRANSFORMASI SENYAWA HIDROKARBONSENYAWA HIDROKARBON
HIDROKARBON DALAM TANAH
PERUBAHANPERUBAHAN
DIPECAHDIPECAH
DISINTESISDISINTESIS
SENYAWA SENYAWA KOMPLEKSKOMPLEKS
SENYAWASENYAWAKOMPLEKSKOMPLEKS
JASAD HIDUPTANAH
FAKTORLINGKUNGAN
DAUR NITROGENDAUR NITROGEN
TINJAUAN UMUMTINJAUAN UMUMPENAMBATAN NITROGENPENAMBATAN NITROGEN
MINERALISASI/IMOBILISASI NMINERALISASI/IMOBILISASI NNITRIFIKASINITRIFIKASI
DENITRIFIKASI DENITRIFIKASI
DIPERLUKAN PALING BANYAK OLEH DIPERLUKAN PALING BANYAK OLEH TANAMANTANAMAN
BAGIAN DARI ASAM AMINOBAGIAN DARI ASAM AMINOMEMPENGARUHI KUALITAS AIR DAN MEMPENGARUHI KUALITAS AIR DAN
ATMOSFERATMOSFER
Daur nitrogen
Tanaman
Herbivora
Organik NNH4
+
NO3-
Fiksasi Nonsimbiotik
Dekomposisi
Ammonifikasi
Immobilisasi
Nitrifikasi
Assimilasi/disimilasi
Reduksi N03-
Fiksasi Simbiotik
N2Atmosfer
Tanah
PENAMBATAN NITROGENPENAMBATAN NITROGEN
ENZIMATIK (NITROGENASE)ENZIMATIK (NITROGENASE)SENSITIF TERHADAP OKSIGENSENSITIF TERHADAP OKSIGENPROSES : NPROSES : N22 → NH→ NH33
65 % KEB. N PERTANIAN DUNIA 65 % KEB. N PERTANIAN DUNIA Reaksi Reaksi ::
NN22 + 8H + 8H++ + 8e + 8e__ + 16 Mg ATP + 16 Mg ATP → → 2NH2NH33 + H + H22 + +
16 Mg ADP + 16 Pi16 Mg ADP + 16 Pi
SISTEMSISTEM
FREEFREE LIVINGLIVING ( (AzotobacterAzotobacter spsp))ASOSIASI (ASOSIASI (AzospirillumAzospirillum spsp))SIMBIOSIS (SIMBIOSIS (RhizobiumRhizobium spsp))
FREEFREE LIVINGLIVING
KONDISI : KONDISI : aerob, mikroaerofilik aerob, mikroaerofilik & & anaerob anaerob LOKASI : tanah di luar rhizosferLOKASI : tanah di luar rhizosfer FAKTOR :FAKTOR : sumber energi, kombinasi sumber energi, kombinasi
nitrogen (amonium dan nitrat), pengaruh nitrogen (amonium dan nitrat), pengaruh oksigen terhadap enzim nitrogenase, dan oksigen terhadap enzim nitrogenase, dan pengaruh lingkungan lainnyapengaruh lingkungan lainnya
JASAD MIKRO : JASAD MIKRO : AzotobacterAzotobacter, , AzospirillumAzospirillum, , dan dan Methanosarcina.Methanosarcina.
JUMLAH : SANGAT RENDAHJUMLAH : SANGAT RENDAH
ASOSIASIASOSIASI
LOKASI : rhizosfer, korteks, jaringan LOKASI : rhizosfer, korteks, jaringan vaskular akar, musigelvaskular akar, musigel
JASAD MIKRO :JASAD MIKRO :AcetobacterAcetobacter diazotrophicusdiazotrophicus
Jumlah Jumlah :: 5 – 25 kg N/ha/th. 5 – 25 kg N/ha/th.
SIMBIOSISSIMBIOSIS
LEGUMINOSE DAN RHIZOBIUMLEGUMINOSE DAN RHIZOBIUMFRANKIA DAN AKTINOMISETESFRANKIA DAN AKTINOMISETESAZOLLA DAN CYANOBACTERIUMAZOLLA DAN CYANOBACTERIUM
RHIZOBIUM DAN LEGUMINOSERHIZOBIUM DAN LEGUMINOSE
CIRI : TERBENTUK BINTIL AKARCIRI : TERBENTUK BINTIL AKARJUMLAH : 57 – 169 Kg N/Ha/ThJUMLAH : 57 – 169 Kg N/Ha/ThPROSES : INFEKSI, PENETRASI, PROSES : INFEKSI, PENETRASI,
PEMBENTUKAN BENANG INFEKSI, PEMBENTUKAN BENANG INFEKSI, PEMBENTUKAN BAKTEROID, PEMBENTUKAN BAKTEROID, PEMBENTUKAN BINTIL AKARPEMBENTUKAN BINTIL AKAR
CATATAN PENTINGCATATAN PENTING
INFEKTIVITASINFEKTIVITASSTRAIN SELEKTIVITASSTRAIN SELEKTIVITAS
EFEKTIVITASEFEKTIVITAS
CATATAN CATATAN
Bintil akar efektif Bintil akar efektif : bagian dalam: bagian dalam berberwarna warna merah merah
Faktor pembentukan bintil dan Faktor pembentukan bintil dan penambatan Npenambatan N22 : pH: pH, suhu, unsur hara, , suhu, unsur hara,
salinitas dan alkalinitas. salinitas dan alkalinitas.
FrankiaFrankia dan dan aktinorhizalaktinorhizal
Simbiosis anta Simbiosis anta Frankia Frankia & & tanaman tanaman angiosperma angiosperma
CiriCiri : : terbentuknya bintil terbentuknya bintilManfaat :Manfaat : tanaman kehutanan dan tanaman kehutanan dan
reklamasi tambangreklamasi tambangJumlah N Jumlah N : : 57 – 169 kg N 57 – 169 kg N22/ha/th./ha/th.
AnabaenaAnabaena azollaeazollae
Manfaat :Manfaat : pupuk hijau lahan sawah pupuk hijau lahan sawahSifat :Sifat : mudah dekomposisi karena rasio mudah dekomposisi karena rasio
C/N rendahC/N rendahOrganela :Organela : heterosit cyanobacterium heterosit cyanobacterium Aplikasi Aplikasi : : meningkatkan produksi padi meningkatkan produksi padi
sawah sebesar 1 ton/ha.sawah sebesar 1 ton/ha.
FIKSASI N SECARA BIOLOGIS
Legume N-fixed, kg/ha
Kac.tunggak 100Kac. Kapri 72Kedelai 65Kac. Buncis 45Kac. Tanah 44
ASPEK LINGKUNGAN DAUR ASPEK LINGKUNGAN DAUR NITROGENNITROGEN
kadar nitrat yang tinggi di dalam air tanah kadar nitrat yang tinggi di dalam air tanah dan air permukaandan air permukaan
kontribusi gas-gas nitrogen yang dapat kontribusi gas-gas nitrogen yang dapat menyebabkan terjadinya hujan asam, menyebabkan terjadinya hujan asam, rusaknya lapisan ozon, pemanasan globalrusaknya lapisan ozon, pemanasan global
eutrofikasi.eutrofikasi.
TugasTugas MandiriMandiri//PR PR Buatlah bagan ilustrasi fiksasi biologi N Buatlah bagan ilustrasi fiksasi biologi N
yang dilengkapi dengan contoh organisme, yang dilengkapi dengan contoh organisme, tanaman, sistem yang terlibat dan kondisi tanaman, sistem yang terlibat dan kondisi lingkungan yang diperlukan!lingkungan yang diperlukan!
Membuat rangkuman salah satu peranan Membuat rangkuman salah satu peranan jamur, bakteri, dan cacing tanah dalam jamur, bakteri, dan cacing tanah dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman. meningkatkan pertumbuhan tanaman.
Mineralisasi dan Imobilisasi Mineralisasi dan Imobilisasi NitrogenNitrogen
Definisi : Definisi : pembentukan nitrogen pembentukan nitrogen AAnorganik dari nitrogen norganik dari nitrogen organik organik
Proses :Proses : amonifikasi amonifikasi dan dan nitrifikasi nitrifikasi Kondisi : aerobKondisi : aerob
Mineralisasi nitrogenMineralisasi nitrogenAmonifikasiAmonifikasi
Enzim :
• ekstraseluler (proteinase, protease, peptidase, kitinase, kitobiase, lisozim, endonuklease, eksonuklease, urease)
• intraseluler (deaminase) mikroba
Jasad mikro : heterotrof
NitrifikasiNitrifikasiJasad mikro :Jasad mikro : nitrosomonasnitrosomonas, ,
nitrosococcusnitrosococcus, , nitrosospiranitrosospira (pengoksidasi NH(pengoksidasi NH33) )
nitrobacternitrobacter, , nitrospinanitrospina, , nitrococcusnitrococcus, dan , dan nitrospiranitrospira (pengoksidasi N0(pengoksidasi N022). ). Reaksi yang terjadi dalam Reaksi yang terjadi dalam proses nitrifikasi adalah :proses nitrifikasi adalah :
NH3 + 1,5 O2 → NO2- + NH3 + 1,5 O2 → NO2- + H+ + H2OH+ + H2O
NO2- + ½ O2 → NO3-NO2- + ½ O2 → NO3-
MineralisasiMineralisasi
Reaksi :Reaksi : NHNH33 + 1,5 O + 1,5 O22 → NO → NO22
00 + H + H++ + H + H22OO
NONO22-- + ½ O + ½ O22 → NO → NO33
--
Faktor :Faktor :
populasi bakteri nitrifikasi, aerasi tanah, populasi bakteri nitrifikasi, aerasi tanah, ketersediaan substrat, pH tanah, faktor ketersediaan substrat, pH tanah, faktor lingkungan, penghambat alelokimialingkungan, penghambat alelokimia
ImobilisasiImobilisasi
Konversi N-anorganik menjadi N-organikKonversi N-anorganik menjadi N-organikPrediksi berdasarkan rasio C/N :Prediksi berdasarkan rasio C/N :
< 20/1 : mineralisasi< 20/1 : mineralisasi
> 20/1 : imobilisasi> 20/1 : imobilisasi
Rasio C/N :Rasio C/N :
Bakteri : 4 - 5Bakteri : 4 - 5
Jamur : 15Jamur : 15
Denitrifikasi NitrogenDenitrifikasi Nitrogen
Definisi : Definisi : reduksi nitrat menjadi gas reduksi nitrat menjadi gas nitrogen (N0, Nnitrogen (N0, N220 dan N0 dan N22))
Kondisi : anaerobKondisi : anaerobBakteri : Bakteri : organotrof (organotrof (AlcaligenesAlcaligenes, , AgrobacteriumAgrobacterium, ,
AzospirillumAzospirillum)) fototrof ( fototrof ( RhodopseudomonasRhodopseudomonas) dan Litotrof ) dan Litotrof
((BradyrhizobiumBradyrhizobium, , NitrosomonasNitrosomonas, , ThiobacillusThiobacillus))
ENZIMENZIMDenitrifikasi Denitrifikasi terjadi melalui 4terjadi melalui 4 lintasan lintasan, , diatur oleh diatur oleh 44
enzimenzimEnzim yang terlibat Enzim yang terlibat : : nitrat reduktasenitrat reduktase//NarNar ( (mereduksi mereduksi nitrat mjd nitrit)nitrat mjd nitrit) nitrit reduktasenitrit reduktase//NirNir ( (mereduksi nitrit mjd oksida nitrit)mereduksi nitrit mjd oksida nitrit) oksida nitrit reduktaseoksida nitrit reduktase//NorNor ( (mereduksi oksida nitrit mereduksi oksida nitrit
mjd nitrous oksida)mjd nitrous oksida) oksida nitrous reduktaseoksida nitrous reduktase//Nos, yang berfungsi untuk Nos, yang berfungsi untuk
mereduksi nitrous oksida menjadi Nmereduksi nitrous oksida menjadi N22). ).
FaktorFaktor
aerasi tanahaerasi tanahketersediaan nitratketersediaan nitrat
ketersediaan karbonketersediaan karbon faktor lingkunganfaktor lingkungan